[发明专利]焊线

说明书

本发明涉及一种用于半导体器件中的焊线，特别是在半导体元件和一外引线之间的连接中。

作为一种用于将半导体元件的电极和外部引线进行电连接的方法，至今，已广泛地实践着一种引线焊接方法，该方法使用了一种很好的具有几微米到几十个微米量级直径的金线，铝线或类似金属的线。特别是在该种焊接方法中已最通常地采用了具有99.99%量级纯度的高纯金线。这是由于其极好的抗腐蚀性，可延伸性和线的握裹力。采用这种金线的引线焊接方法通常是通过热压焊接工艺进行的。在热压焊接工艺中，金线丝被切下来是用电的手段或用氢火焰熔融而在金丝的尖端形成一球形区，这样所形成的球形区通过热压连接在半导体元件的一电极上，而金丝的另一端部也通过热压法连接到外引线。这些连续的步骤全部是在高温200到300℃的条件下进行的。

最近一些年来，着手进行了高速和自动焊接操作的尝试。然而，当一通常的纯金丝被用在高速焊接工艺中，由于操作过程中的热，金丝遭到断裂或软化，因而反映出失效，因此，对于高可靠焊丝的改进有了很大的要求，特别是在如下性能方面。

（1）它们应具有高的机械强度，特别在高温下有足够高的拉力强度，从而在焊接过程期间不会遭到断裂。

（2）连接到半导体元件的电极上的焊丝圈和外部引线不能由于热变软而下垂。

（3）在用树脂铸模操作中他们不会由于软化而受到变形。

（4）在丝的尖端所形成的球的形状几乎完全是球状并在尺寸上是均匀的，因此在焊接强度上的耗散降至最低。

到目前为止，为了改善如上面所述的性能已经进行过用附加一些元素到高纯度的金丝中的许多尝试。例如，日本专利（公布号为57-34659和58-26662）描述了用附加非常小量的钙或铍能提高强度。还提出了，利用其他许多附加剂，例如，铂、钯、银、钛、镁等金属。

本发明的目的是找到一种元素能有效地改善上面所述的性能，从而给出具有一新组分的焊线，特别是适合用于高速焊接的具有高拉力强度的金焊丝。

发明家已对各种元素进行多种广泛的研究并发现把钡加入到金里，根据本发明在予期的性能方面有着相当的效果。进一步，发现当把钡与从铝、钙、银和钯所组成的组族中所选出的元素一起加入金里，能获得协同的效果，同时附加的钡量可以降低。

根据本发明，提供了一种用于在半导体器件中的焊丝，主要是由0.0003到0.01重量百分比的钡和其余为金所组成，上述焊接丝的金纯度至少是99.99%。

上面所确定的本发明的焊丝可进一步至少含有从0.0005到0.005重量百分比的铝，0.0001到0.003重量百分比的钙，0.0005到0.005重量百分比的银和0.0005到0.005重量百分比的钯所组成的组族中选出一种元素，在此情况下，按焊丝重量的重量百分比元素和钡的总重量不应该超过0.01，因而焊丝中金的纯度至少是99.99%。

本发明含有钡的金焊丝，在具有或不具有附加元素情况下，显示出特别优良的性能，特别是在室温或升高温度时增加了机械强度，而且焊接小球和丝圈能以均匀的和所希望的结构形成。因此，在半导体元件的引线焊接的使用中是高度可靠并得以有高的生产率。如此理想的联合的性能使得焊丝特别适用于高速焊接。

根据本发明的含钡的金丝在室温和高温情况下与通常不含钡的纯金丝相比较有着高的机械强度，并能用高速焊接成功把焊接到要被连结的部分而不会引起引线的断裂，焊线圈的下垂和由于软化而变形。因为所发明的金丝的尖端所形成的球的形状是球面状并且在尺寸上的不均匀性减到最低，所以能得到特别高的可靠性。更进一步，在丝的制造过程中，由于丝的高强度，当丝在拉伸操作时的断裂可降至最低程度从而获得了好的加工工艺性。除此，当从上文所确定的元素中选出一个或更多个除钡以外的金焊丝含有的附加物到金焊丝中，在降低钡含量的情况下，可以得到同样优良的性能。特别是，当钡和钙或铝一起结合加进去时，由于钡和铝或钙的协同效果。作为杂质的附加物的总含量实际上是降低了。